山西公路隧道逃生管道@轻质性

本着拆装方便的原则，公路超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道与管道之间的连接方式为柔性连接。故在安装施工组织中较为方便，当首次安装时，只需将两管对接，用铁链将两管端头的链条连接并拉紧扣牢即可。其中，链条端配有挂钩，U型卡与链扣相连，链条长度可根据扣紧程度由挂钩扣在U型卡上的位置自由调节。

超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道可靠性验证

山西公路隧道逃生管道@轻质性

试验目的

     通过将尺寸规格相近的超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道与钢管分别进行抗冲击试验，论证超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道应用于公路隧道坍塌逃生应急救援的可行性。

试验材料

     1、Q235螺旋缝埋弧焊钢管，规格为Φ620?10。 屈服强度σ1=215GPa，弹性模量弹性模量E1=210MPa；泊松比ν1=0.25。

     2、超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道（分子量约为250万），规格为Φ800?30mm，屈服强度σ1=3.7GPa，弹性模量E1=700MPa；泊松比ν1=0.42。

试验要求及方法

     采用尺寸规格相近的钢管与超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道从距圆管顶部的高度H为10m的地方将重物自由释放，进行冲击对比试验，验证超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道的可靠性。

     1、冲击试件为块状花岗岩，初步选定岩块直径 为0.87m。岩体参数取值为：弹性模量E=40MPa；泊松比：ν1=0.2；%密度ρ1=2500kg/m3 ；岩块重 W=611kg。

    2、圆管垫层为平整放置的砂袋，垫层厚250mm，宽800mm。

 用于隧道施工逃生的薄壁圆管自由放置于平整垫层上，当受到落石冲击荷载作用时，圆管底部主要受垫层竖向和横向摩擦约束作用。冲击试件离圆管顶部距离主要取决于隧道断 面的开挖高度，本实验取隧道中心顶部到圆管顶部的高度的极限值 H为10m，将块石自由释放，分别对超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道和钢管进行冲击。实验结果超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道受到冲击后，石块被弹出，管道几乎没有受到损伤，耐冲击性能良好；钢管在受到冲击后，管道被砸扁，发生永久性形变。

为了明确冲击能量的大小，对石块从10m高处自由落下的冲击力及圆管形变量进行计算。在石块自由下落时，石块瞬时速度可由能量守 恒定律求出， Vt=14m/s。同时，可计算出超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道和钢管所受冲击力和变形量如表2 所示。

表2  超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道与钢管受冲击力及变形量对比表

管      材 冲击力/KN 凹陷变形量△/m

超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道 4984.776 0.086

钢      管 9484.086 0.382

从结果中可以看出，10m高处落下的石块的冲 击能非常大。同时，超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道抗冲击性能极高，外力冲击不能使其破裂而且，其具有很好的韧性和吸收冲击能的性能，受到大石块冲击的过程中，能够吸收大部分的冲击能，减少对管道的破坏。钢管抗冲击性能不如超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道，且其在受到石块砸击之后发生永久性形变，难以恢复。

山西公路隧道逃生管道@轻质性

结论

首次采用超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道对公路隧道施工应急救援通道进行了设计。 同时，超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道的结构尺寸符合人体工程学原理，结构 简单，拆装方便。 最后，通过对超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道和钢管进行抗冲击性对比试验，验证了超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道应用于公路隧道施工应急救援的可靠性。

山西公路隧道逃生管道@轻质性

超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道应用：

     ①超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道所用管材采用Φ800mm的超高分子量聚乙烯管道，管节长度为3m，壁厚30mm，超高分子量聚乙烯隧道逃生管道可采用环型抱箍连接、钢制搭接锁扣连接，U型卡链扣连接，每端连接10mm固定。为保证管道承受坍塌体的压力，对采用的材质管材，必须确保其承压能力和连接头的牢固，并经试验室具体试验后，方可用于隧道中。

    ②施工现场应根据隧道围岩、掘进开挖方式等情况备足管道和连接材料，除整节管道外，应同时备足1米、2米、3米短节管道、转接接头。

     ③超高分子量聚乙烯--隧道逃生管道经加工使用，结合材质及现场实际情况分别进行加工，连接简单、牢固、紧密可靠，且在地面做好临时固定措施，施工时管口可加临时封盖，并易于打开和封闭。

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